[实用新型]一种基于光学积分球的分光光度计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于光学积分球的分光光度计，特别适用于对“灵敏度”和“检出限”要求非常苛刻的分光光度法测试技术领域。

背景技术

传统分光光度计的比色皿大都采用方形或圆柱形的石英玻璃器皿，缺陷是：①结构设计上的限制致使吸收光程受限，从而导致灵敏度较低、检出限较高；②只有通光部分的试样参与吸收反应，致使不同浓度试样吸收反应的差异程度不明显，最终导致检出限和灵敏度受限。

为了提高灵敏度，常规的做法是通过“增加比色皿线径”或“设置多次反射”以增加吸收光程，从而达到提高灵敏度、降低检出限的目的。虽然这两种做法可以增加吸收光程，但是由于“光源”至“光接收端”之间的距离也被延长了，致使光源或是光接收端中任意一端位置的微小变化、光线形状的微小变化和发散角度的微小变化都会引起较大的光测量误差，从而影响测量的稳定性(或重复性)，导致其灵敏度和检出限的改善程度有限。

此外，由于上述两种方式都无法让所有的试样都参与吸收反应，无法拉大不同浓度试样吸收反应的差异程度，因此其对灵敏度、检出限及数据稳定性的改善程度非常有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是为分光光度计提供一种创新性的技术思路与方案，即将传统分光光度计的“方形”或“圆柱形”比色皿改造成一个“积分球”比色皿：

①漫反射层涂敷在积分球的外部，积分球的内部采用石英玻璃或是化学性质极不活泼的其他透光材料，积分球腔室内的光传播介质为待测试样。(有别于传统积分球的构成，漫反射层涂敷在积分球的内表面，积分球腔室内的光传播介质为空气或真空。)

②待测试样在积分球内充满整个积分球腔室，待观测的特征吸收光谱在积分球内部产生。(有别于传统积分球的使用方法，其待观测的特征光谱在积分球外部产生，外部产生的特征光谱被导入到积分球内进行测量。)

本实用新型的技术方案：

一种基于光学积分球的分光光度计，主要由光源1、单色器2、积分球比色皿3及光电传感模块4构成：

其中，积分球比色皿3由透光基底31、漫反射层32、入射光阑33、出射光阑34及进样口35构成；透光基底31构成积分球比色皿3的球状腔室，位于积分球比色皿3的内侧；漫反射层32涂敷在透光基底31的外部，位于积分球比色皿3的外侧；单色器2和入射光阑33构成入射光路，出射光阑34和光电传感模块4构成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；

光源1发射的光经单色器2的选择后，出射光为单色光；出射的单色光经入射光阑33入射至积分球比色皿3内；

入射至积分球比色皿3内的单色光，被漫反射层32多次反射并被试样吸收，在积分球比色皿3内部产生特征吸收光谱；所产生的特征吸收光谱通过漫反射层32的多次反射后，在出射光阑34处叠加；

叠加后的特征吸收光谱经出射光阑34被光电传感模块4接收；系统依据光电传感模块4测量得到的特征吸收光谱计算吸光度。

进一步，上述积分球比色皿3的构成包括以下方式：透光基底31及漫反射层32，漫反射层32涂敷在透光基底31构成的球状腔体外部，透光基底31为石英玻璃、或化学性质极不活泼的其他透光材料；或透光基底31和漫反射层32合二为一，材料采用聚四氟乙烯、或不锈钢；或在积分球比色皿3的腔室内壁镀金构成反射层。其中，透光基底31和漫反射层32合二为一，即理解为积分球比色皿3仅设置一层具有漫反射功能的结构层(漫反射层32)构成其球状腔体。

进一步，上述积分球比色皿3能够测量的特征光谱不限于吸收光谱：

当试样与入射光作用发光的机理为荧光光谱产生机理时，积分球比色皿3测量的是荧光光谱，此时硬件设置上，需在出射光阑34和光电传感模块4之间增设一单色器；

当试样与入射光作用发光的机理为拉曼光谱产生机理时，积分球比色皿3测量的是拉曼光谱，此时硬件设置上，光源1设置为激光，单色器2去除，出射光阑34和光电传感模块4之间增设一单色器；

当发光行为是由试样的化学反应或生物行为引发时，积分球比色皿3测量的是化学发光或生物荧光，此时硬件设置上，光源1和入射光阑33去除。

进一步，上述积分球比色皿3能够测量的试样形态包括液相、气相和固相；当测量固相试样时，需在积分球比色皿3内增设一放置固相试样的措施。

进一步，上述光源1的工作波长包括紫外、可见光和红外；

进一步，上述入射光路与出射光路之间共面相交形成的角度为直角、或锐角、或钝角。